CN112301991B - 能够用于高填土与软基工程的变形自动化监测预警方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种能够用于高填土与软基工程的变形自动化监测预警方法，能够实现对被监测软土层的沉降变形过程监测，并能够实现对被监测填土的临边边坡位移变形过程监测，具有测量精度高的优点，而且本发明的实施对填土施工的干扰小，能够确保变形监测精度及施工过程的稳定，监测到的沉降变形数据能够为高填土/软基处理工程的工后沉降的预测、效果评价提供可靠的依据，监测到的临边边坡变形数据能够为临边边坡的稳定性分析和填筑过程中的分层厚度控制提供可靠的依据；因而本发明尤其适用于高填土的路基、软基、填海造陆、堤坝填筑、港口码头的大面积填土或软基的真空预压等施工过程或工后的沉降变形监测和临边高填方边坡的位移监测。

Description

能够用于高填土与软基工程的变形自动化监测预警方法

技术领域

本发明涉及岩土工程监测方法，具体的说是一种能够用于高填土与软基工程的变形自动化监测预警方法。

背景技术

在丘陵山区，修建高速公路、普通公路、市政、建筑、铁路、水利、港口码头或电力等土木工程时，不可避免需进行填土，形成大量的高填方，最大填筑高度往往达几十米，甚至上百米，需进行机械压实处理，填土在施工过程或工后均产生一定程度的沉降，形成临边边坡过高时，临边边坡易产生滑移失稳。

在沿海地区、三角洲冲积平原区、河湖沉积区或山间谷地等区域，往往形成大面积的淤泥、淤泥质土或软粘土，厚度大，个别甚至达几十米以上。软土具有含水量高、孔隙比大、压缩性强、承载力低等特点。在这些区域进行大面积的填土工程时，软土往往需要进行软基处理，无论是堆载预压、真空处理等排水固结法处理或复合地基处理，软土均产生一定的沉降变形，若形成临边边坡，在填筑过程中填土速度过快，临边边坡极易产生滑移失稳；在这些区域进行抽排水施工、隧道管道施工或基坑开挖工程时，往往亦易导致地面的沉降变形，临边边坡处理不当，易产生坑壁的滑塌失稳。

因此，无论在丘陵山区进行填土工程或是在沿海、河湖等冲积平原区的软土处理工程中，其填土或处理面积往往较大，填土需进行机械压实，如分层填筑压实或强夯压实，为了检验地基处理效果还是控制施工速度，避免出现填土工程变形失稳，无论在施工过程中或工后均需进行沉降监测和临边边坡的稳定性分析。

目前，大面积的填土或软基沉降监测主要依靠设沉降板，与沉降管连接并逐节加长引至填土施工面，并采用水准仪进行标高测量监测，需要在场外设基准点，场内需设沉降板并逐节接长沉降管，沉降管与填土、机械压实等施工作业互相干扰，容易造成沉降管的破坏或沉降点的附近压实度不足。综合各种因素，测量系统误差、人为误差较大，测量频率与人工费用成正比，每填一层土需人工接管一次，且测量一次的沉降量往往花费的时间较长，通过人工测量还需人工处理、分析数据及预警，为了控制人工成本，测量频率偏少。因此，人工测量沉降无论从监测点的埋设、与施工之间的干扰或监测点的保护、测量一次的时间或数据分析处理、预警、人为误差等方面存在诸多的缺点，所花费人工成本大量的人力物力，人为影响因素多，往往造成测量得到的沉降量难反映实际的沉降量。

在真空预压施工中，表层需覆盖一层真空膜，抽真空过程中，真空膜之上需覆盖一定深度的地表水，以防止漏气，但在预埋沉降监测点时，沉降管需穿越真空膜，易造成监测点附近漏气，采用人工监测时，需涉水开展监测，易造成人为破坏真空膜，易造成人员的触电事故。

在沿海的大面积成陆施工时，往往难找到埋设基准点的位置，采用全球定位系统进行高程测量时，测量精度难达到沉降变形及控制要求，往往造成软土或填土的变形过快而导致临边滑塌或填土变形过大的破坏。

近年来，随着电子、通信、卫星等技术的发展及支持，使软基处理、填土工程的施工过程或工后沉降、变形监测逐步实现自动化监控和预警，尤其在激光成像、全球定位系统、雷达卫星遥感技术等地表位移监测领域，或在时域反射测量、倾斜仪等深层位移监测领域均实现了自动化采集及数据分析，实现了自动化预警。目前，自动化监测设备在一次投入或后续维护成本费用高、施工易造成监测仪器破坏，或监测的精度较低、埋设实施的难度大等各方面因素制约了自动化监测技术难全面推广应用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种能够用于高填土与软基工程的变形自动化监测预警方法。

解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：

一种能够用于高填土与软基工程的变形自动化监测预警方法，其特征在于，包括：

在被监测软土层上进行填土施工之前，完成下述步骤一至步骤五，其中，所述填土施工用于在所述被监测软土层上形成被监测填土：

步骤一、用钻机在所述被监测软土层的地面向下钻进出钻孔，该钻孔位于所述被监测填土的轴线处，且该钻孔深入至所述被监测软土层的下卧层(也即不可压缩或压缩量可忽略不计的岩土层)；其中，所述钻孔的位置并不要求与所述被监测填土的轴线共轴，可以位于所述被监测填土的轴线附近。

步骤二、将基准桩沿竖直方向延伸的下放安装到所述钻孔中，使所述基准桩的底部坐落在所述岩土层上，所述基准桩的顶部伸出到所述被监测软土层的地面之上，并用回填在所述钻孔中的回填土将所述基准桩固定于所述钻孔内，以使得所述基准桩和岩土层组合成为不可沉降变形结构，所述基准桩的顶部能够作为测量被监测软土层沉降变形的基准点；

步骤三、将所述被监测软土层位于所述钻孔处的地面整平为水平地面，并将沉降板固定安装在该水平地面上，使得所述沉降板处于水平位置，且所述沉降板上的通孔与所述基准桩滑动配合，以使得沉降板能够在基准桩的导向作用下随着被监测软土层的下沉而沿竖直方向下沉；其中，所述沉降板可以为钢板或混凝土板。

步骤四、将竖向位移传感器的机身固定在所述基准桩的顶部，并将所述竖向位移传感器的测量端(也即拉绳式位移传感器的拉绳或者拉杆式位移传感器的拉杆)与所述沉降板固定连接，以使得竖向位移传感器的测量端能够跟随沉降板的下沉而产生相应的位移；

步骤五、将所述竖向位移传感器的导线引出至所述被监测填土的范围之外，并与变形监测系统电性连接，使所述变形监测系统能够接收所述竖向位移传感器采集到的沉降变形数据。其中，所述竖向位移传感器的导线可预留伸缩长度，确保被监测填土变形时不致拉断导线。

其中，所述被监测软土层可以是淤泥、淤泥质土等。

从而，在所述被监测软土层因填土施工而发生沉降时，所述沉降板随被监测软土层的沉降而沿着基准桩下沉，所述竖向位移传感器以所述基准桩的顶部作为基准点，测量出所述沉降板的下沉量，也即测量出了所述被监测软土层的沉降变形量，并发送给所述变形监测系统，因此，本发明能够实现对被监测软土层的沉降变形过程监测，具有测量精度高的优点，而且本发明的实施对填土施工的干扰小，能够确保变形监测精度及施工过程的稳定，监测到的沉降变形数据能够为高填土/软基处理工程的工后沉降的预测、效果评价提供可靠的依据，因而本发明尤其适用于高填土的路基、软基、填海造陆、堤坝填筑、港口码头的大面积填土或软基的真空预压等施工过程或工后的沉降变形监测。

优选的：所述基准桩由多节段的钢管连接而成，相邻节段的钢管采用直通对接或电弧焊焊接进行连接。从而，可以分节段下放所述钢管，并在下放的同时进行节段间的连接。

优选的：所述竖向位移传感器采用密封机盒包裹，所述竖向位移传感器的导线伸出至所述密封机盒外，且所述竖向位移传感器的导线与所述密封机盒之间设有密封结构，以实现对竖向位移传感器的防水、防尘及抗压处理。

作为本发明的优选实施方式：所述变形自动化监测预警方法还包括：

在被监测软土层上进行填土施工之前，完成下述步骤六：

步骤六、将钢丝绳的第一端固定在所述基准桩上，第二端引出至所述被监测填土的范围之外；

在被监测软土层上进行填土施工之前或进行填土施工的过程中，完成下述步骤七至步骤九：

步骤七、将位移桩埋设在所述被监测填土的坡脚与所述被监测填土的潜在滑移面的出口之间，并使所述位移桩的顶部露出在所述被监测软土层的地面之上；其中，所述潜在滑移面的出口是指该潜在滑移面与所述被监测软土层的地面的交界位置。所述位移桩可以是钢管或混凝土预制桩，优选采用打入法直接进行埋设。

步骤八、将水平位移传感器的机身和半锁紧机构固定在所述位移桩的顶部，并在将所述钢丝绳通过所述半锁紧机构拉直成沿水平方向延伸后，将所述钢丝绳的第二端与所述水平位移传感器的测量端(也即拉绳式位移传感器的拉绳或者拉杆式位移传感器的拉杆)固定连接，并且，在所述被监测填土的临边边坡发生滑移致使所述位移桩相对所述基准桩产生水平位移时，所述半锁紧机构能够相对所述钢丝绳滑动；

步骤九、将所述水平位移传感器的导线与所述变形监测系统电性连接，使所述变形监测系统能够接收所述水平位移传感器采集到的临边边坡变形数据。其中，所述水平位移传感器的导线可预留伸缩长度，确保被监测填土变形时不致拉断导线。

从而，在所述被监测填土的临边边坡发生滑移时，所述位移桩随之相对所述基准桩产生相应的水平位移，所述水平位移传感器通过被拉直的钢丝绳以所述基准桩的顶部作为基准点，测量出所述位移桩的位移量，也即测量出了所述被监测填土的临边边坡位移变形量，并发送给所述变形监测系统，因此，本发明能够实现对被监测填土的临边边坡位移变形过程监测，具有测量精度高的优点，而且本发明的实施对填土施工的干扰小，能够确保变形监测精度及施工过程的稳定，监测到的临边边坡变形数据能够为临边边坡的稳定性分析和填筑过程中的分层厚度控制提供可靠的依据，因而本发明尤其适用于高填土的路基、软基、填海造陆、堤坝填筑、港口码头的大面积填土或软基的真空预压等施工过程或工后的临边高填方边坡的位移监测。

其中，对高填土路基而言，一个横断面可以设置两套临边边坡变形自动化监测设备，即在路基两侧布置，以实现对高填土路基整个横断面的临边边坡位移变形监测。

优选的：所述半锁紧机构包括锁紧器(例如：抱箍)和固定有套管的支架，所述支架通过螺栓固定安装在所述位移桩的顶部，所述钢丝绳穿过所述套管，所述锁紧器通过所述套管锁紧所述钢丝绳，所述水平位移传感器的机身固定安装在所述支架上，以实现其在所述位移桩顶部的固定；并且，所述锁紧器通过所述套管作用于所述钢丝绳上的锁紧力，使得：在所述位移桩相对所述基准桩静止时，所述钢丝绳被所述锁紧器锁定在所述套管中并保持沿水平方向拉直；在所述被监测填土的临边边坡发生滑移致使所述位移桩相对所述基准桩产生水平位移时，所述套管克服所述锁紧力而相对所述钢丝绳滑动。

优选的：所述竖向位移传感器的导线和所述钢丝绳均采用保护管包裹在内，以免填土工程对其造成损坏。

作为本发明的优选实施方式：所述变形监测系统包括沉降变形数据采集仪、临边边坡变形数据采集仪和供电系统，所述沉降变形数据采集仪和临边边坡变形数据采集仪均设有单片机、物联网模块和蓝牙模块，所述沉降变形数据采集仪的单片机能够接收并存储所述竖向位移传感器采集到的沉降变形数据，所述临边边坡变形数据采集仪的单片机能够接收并存储所述水平位移传感器采集到的临边边坡变形数据，所述沉降变形数据采集仪和临边边坡变形数据采集仪的单片机均能够通过所述物联网模块经由天线与远程终端进行数据交互，并均能够通过所述蓝牙模块与蓝牙终端进行收据交互。其中，所述物联网模块可以是基于2G、3G、4G、5G等无线通讯方式，所述天线优选采用4G吸盘天线，信号的接收及发射较好，适应于山区及城区的高填土/软基变形监测。

从而，所述沉降变形数据采集仪和临边边坡变形数据采集仪能够分别将沉降变形数据和临边边坡变形数据发送给远程终端，以进行远程实时监测和预警，也能够分别将沉降变形数据和临边边坡变形数据发送给蓝牙终端(例如工作人员的手机)，以进行现场实时监测和预警；并且，利用远程终端和蓝牙终端，还可以实现对沉降变形数据采集仪和临边边坡变形数据采集仪的参数设置，控制它们按照预设的时间间隔进行数据的采集和上传，或者在发生连续沉降或变形情况下，控制它们进行实时的采集和上传。

另外，所述沉降变形数据采集仪和临边边坡变形数据采集仪均可以设置卫星定位模块，以定位其所在的位置，方便管理员了解设备所在位置及管理。

优选的：所述变形监测系统还包括报警系统，该报警系统分别与所述沉降变形数据采集仪和临边边坡变形数据采集仪电性连接；所述沉降变形数据采集仪设有沉降变形报警阈值，在接收到的沉降变形数据超过该沉降变形报警阈值时，所述沉降变形数据采集仪驱动所述报警系统发出报警；所述临边边坡变形数据采集仪设有临边边坡变形报警阈值，在接收到的临边边坡变形数据超过该临边边坡变形报警阈值时，所述临边边坡变形数据采集仪驱动所述报警系统发出报警。其中，所述报警系统除了可以用声光报警的方式发出报警，还可以用向绑定手机发送报警短信等方式发出报警。

优选的：所述供电系统包括蓄电池、太阳能板和太阳能控制器，所述沉降变形数据采集仪和临边边坡变形数据采集仪均设有电源管理模块，所述太阳能板的输出端和所述蓄电池的输出端分别与所述太阳能控制器电性连接，所述沉降变形数据采集仪和临边边坡变形数据采集仪均能够通过其电源管理模块控制由所述蓄电池通过所述太阳能控制器为其供电，或者由所述太阳能板通过所述太阳能控制器为其供电，以根据昼夜变化和天气变化来切换相应的供电方式，且能利用太阳能为蓄电池充电，能够实现长期不间断的供电，确保本发明的变形监测系统能够在野外环境下长期连续工作，保证沉降变形数据和临边边坡变形数据的连续性监测。

本发明中的变形监测系统可以安装在被监测边坡1的任意地面位置，而优选的可以采用以下安装方式：所述变形监测系统还包括立杆和集成机箱，所述立杆通过固定件固定在所述被监测软土层的地面上，该固定件可以是现浇的混凝土块，也可以是预制的固定座，所述太阳能板通过旋转套管套装在所述立杆的上端部，且所述旋转套管能够通过螺栓与所述立杆锁定，以方便根据太阳照射情况旋转调节太阳能板的方向；所述集成机箱固定在所述立杆上，所述沉降变形数据采集仪、临边边坡变形数据采集仪、蓄电池和太阳能控制器均安装在所述集成机箱内。从而，能够使得变形监测系统的安装更为方便快速。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

第一，本发明能够实现对被监测软土层的沉降变形过程监测，具有测量精度高的优点，而且本发明的实施对填土施工的干扰小，能够确保变形监测精度及施工过程的稳定，监测到的沉降变形数据能够为高填土/软基处理工程的工后沉降的预测、效果评价提供可靠的依据，因而本发明尤其适用于高填土的路基、软基、填海造陆、堤坝填筑、港口码头的大面积填土或软基的真空预压等施工过程或工后的沉降变形监测。

第二，本发明能够实现对被监测填土的临边边坡位移变形过程监测，具有测量精度高的优点，而且本发明的实施对填土施工的干扰小，能够确保变形监测精度及施工过程的稳定，监测到的临边边坡变形数据能够为临边边坡的稳定性分析和填筑过程中的分层厚度控制提供可靠的依据，因而本发明尤其适用于高填土的路基、软基、填海造陆、堤坝填筑、港口码头的大面积填土或软基的真空预压等施工过程或工后的临边高填方边坡的位移监测。

第三，本发明用沉降变形数据采集仪和临边边坡变形数据采集仪分别与远程终端和蓝牙终端进行数据交互，能够实现对沉降变形数据和临边边坡变形数据的远程和现场实时监测和预警。

第四，本发明设有报警系统，能够在沉降变形数据和临边边坡变形数据超过预设报警阈值时用于发出报警信号。

第五，本发明采用包含蓄电池和太阳能两种供电方式的供电系统，以根据昼夜变化和天气变化来切换相应的供电方式，且能利用太阳能为蓄电池充电，能够实现长期不间断的供电，确保本发明的变形监测系统能够在野外环境下长期连续工作，保证沉降变形数据和临边边坡变形数据的连续性监测。

附图说明

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明：

图1为本发明实现变形自动化监测预警的整体安装结构示意图；

图2为本发明中半锁紧机构的结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例及其附图对本发明进行详细说明，以帮助本领域的技术人员更好的理解本发明的发明构思，但本发明权利要求的保护范围不限于下述实施例，对本领域的技术人员来说，在不脱离本发明之发明构思的前提下，没有做出创造性劳动所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

实施例一

如图1和图2所示，本发明公开的是一种能够用于高填土与软基工程的变形自动化监测预警方法，其特征在于，包括：

在被监测软土层2上进行填土施工之前，完成下述步骤一至步骤五，其中，所述填土施工用于在所述被监测软土层2上形成被监测填土1：

步骤一、用钻机在所述被监测软土层2的地面向下钻进出钻孔2a，该钻孔2a位于所述被监测填土1的轴线处，且该钻孔2a深入至所述被监测软土层2的下卧层(也即不可压缩或压缩量可忽略不计的岩土层3)；其中，所述钻孔的位置并不要求与所述被监测填土的轴线共轴，可以位于所述被监测填土的轴线附近。

步骤二、将基准桩4沿竖直方向延伸的下放安装到所述钻孔2a中，使所述基准桩4的底部坐落在所述岩土层3上，所述基准桩4的顶部伸出到所述被监测软土层2的地面之上，并用回填在所述钻孔2a中的回填土将所述基准桩4固定于所述钻孔2a内，以使得所述基准桩4和岩土层3组合成为不可沉降变形结构，所述基准桩4的顶部能够作为测量被监测软土层2沉降变形的基准点；

步骤三、将所述被监测软土层2位于所述钻孔2a处的地面整平为水平地面，并将沉降板5固定安装在该水平地面上，使得所述沉降板5处于水平位置，且所述沉降板5上的通孔与所述基准桩4滑动配合，以使得沉降板5能够在基准桩4的导向作用下随着被监测软土层2的下沉而沿竖直方向下沉；其中，所述沉降板5可以为钢板或混凝土板。

步骤四、将竖向位移传感器6的机身固定在所述基准桩4的顶部，并将所述竖向位移传感器6的测量端(也即拉绳式位移传感器的拉绳或者拉杆式位移传感器的拉杆)与所述沉降板5固定连接，以使得竖向位移传感器6的测量端能够跟随沉降板5的下沉而产生相应的位移；

步骤五、将所述竖向位移传感器6的导线引出至所述被监测填土1的范围之外，并与变形监测系统电性连接，使所述变形监测系统能够接收所述竖向位移传感器6采集到的沉降变形数据。其中，所述竖向位移传感器6的导线可预留伸缩长度，确保被监测填土变形时不致拉断导线。

其中，所述被监测软土层2可以是淤泥、淤泥质土等。

从而，在所述被监测软土层2因填土施工而发生沉降时，所述沉降板5随被监测软土层2的沉降而沿着基准桩4下沉，所述竖向位移传感器6以所述基准桩4的顶部作为基准点，测量出所述沉降板5的下沉量，也即测量出了所述被监测软土层2的沉降变形量，并发送给所述变形监测系统，因此，本发明能够实现对被监测软土层2的沉降变形过程监测，具有测量精度高的优点，而且本发明的实施对填土施工的干扰小，能够确保变形监测精度及施工过程的稳定，监测到的沉降变形数据能够为高填土/软基处理工程的工后沉降的预测、效果评价提供可靠的依据，因而本发明尤其适用于高填土的路基、软基、填海造陆、堤坝填筑、港口码头的大面积填土或软基的真空预压等施工过程或工后的沉降变形监测。

以上为本实施例一的基本实施方式，可以在该基本实施方式的基础上做进一步的优化、改进和限定：

优选的：所述基准桩4由多节段的钢管连接而成，相邻节段的钢管采用直通对接或电弧焊焊接进行连接。从而，可以分节段下放所述钢管，并在下放的同时进行节段间的连接。

优选的：所述竖向位移传感器6采用密封机盒包裹，所述竖向位移传感器6的导线伸出至所述密封机盒外，且所述竖向位移传感器6的导线与所述密封机盒之间设有密封结构，以实现对竖向位移传感器6的防水、防尘及抗压处理。

实施例二

在上述实施例一的基础上，本实施例二还采用了以下优选的实施方式：

所述变形自动化监测预警方法还包括：

在被监测软土层2上进行填土施工之前，完成下述步骤六：

步骤六、将钢丝绳7的第一端固定在所述基准桩4上，第二端引出至所述被监测填土1的范围之外；

在被监测软土层2上进行填土施工之前或进行填土施工的过程中，完成下述步骤七至步骤九：

步骤七、将位移桩8埋设在所述被监测填土1的坡脚1-1与所述被监测填土1的潜在滑移面1-2的出口之间，并使所述位移桩8的顶部露出在所述被监测软土层2的地面之上；其中，所述潜在滑移面1-2的出口是指该潜在滑移面1-2与所述被监测软土层2的地面的交界位置。所述位移桩8可以是钢管或混凝土预制桩，优选采用打入法直接进行埋设。

步骤八、将水平位移传感器9的机身和半锁紧机构10固定在所述位移桩8的顶部，并在将所述钢丝绳7通过所述半锁紧机构10拉直成沿水平方向延伸后，将所述钢丝绳7的第二端与所述水平位移传感器9的测量端(也即拉绳式位移传感器的拉绳或者拉杆式位移传感器的拉杆)固定连接，并且，在所述被监测填土1的临边边坡发生滑移致使所述位移桩8相对所述基准桩4产生水平位移时，所述半锁紧机构10能够相对所述钢丝绳7滑动；

步骤九、将所述水平位移传感器9的导线与所述变形监测系统电性连接，使所述变形监测系统能够接收所述水平位移传感器9采集到的临边边坡变形数据。其中，所述水平位移传感器9的导线可预留伸缩长度，确保被监测填土1变形时不致拉断导线。

从而，在所述被监测填土1的临边边坡发生滑移时，所述位移桩8随之相对所述基准桩4产生相应的水平位移，所述水平位移传感器9通过被拉直的钢丝绳7以所述基准桩4的顶部作为基准点，测量出所述位移桩8的位移量，也即测量出了所述被监测填土1的临边边坡位移变形量，并发送给所述变形监测系统，因此，本发明能够实现对被监测填土1的临边边坡位移变形过程监测，具有测量精度高的优点，而且本发明的实施对填土施工的干扰小，能够确保变形监测精度及施工过程的稳定，监测到的临边边坡变形数据能够为临边边坡的稳定性分析和填筑过程中的分层厚度控制提供可靠的依据，因而本发明尤其适用于高填土的路基、软基、填海造陆、堤坝填筑、港口码头的大面积填土或软基的真空预压等施工过程或工后的临边高填方边坡的位移监测。

其中，对高填土路基而言，一个横断面可以设置两套临边边坡变形自动化监测设备，即在路基两侧布置，以实现对高填土路基整个横断面的临边边坡位移变形监测。

以上为本实施例二的基本实施方式，可以在该基本实施方式的基础上做进一步的优化、改进和限定：

优选的：所述半锁紧机构10包括锁紧器(例如：抱箍)和固定有套管10-1的支架10-2，所述支架10-2通过螺栓固定安装在所述位移桩8的顶部，所述钢丝绳7穿过所述套管10-1，所述锁紧器通过所述套管10-1锁紧所述钢丝绳7，所述水平位移传感器9的机身固定安装在所述支架10-2上，以实现其在所述位移桩8顶部的固定；并且，所述锁紧器通过所述套管10-1作用于所述钢丝绳7上的锁紧力，使得：在所述位移桩8相对所述基准桩4静止时，所述钢丝绳7被所述锁紧器锁定在所述套管10-1中并保持沿水平方向拉直；在所述被监测填土1的临边边坡发生滑移致使所述位移桩8相对所述基准桩4产生水平位移时，所述套管10-1克服所述锁紧力而相对所述钢丝绳7滑动。

优选的：所述竖向位移传感器6的导线和所述钢丝绳7均采用保护管11包裹在内，以免填土工程对其造成损坏。

实施例三

在上述实施例二的基础上，本实施例三还采用了以下优选的实施方式：

所述变形监测系统包括沉降变形数据采集仪、临边边坡变形数据采集仪和供电系统，所述沉降变形数据采集仪和临边边坡变形数据采集仪均设有单片机、物联网模块和蓝牙模块，所述沉降变形数据采集仪的单片机能够接收并存储所述竖向位移传感器6采集到的沉降变形数据，所述临边边坡变形数据采集仪的单片机能够接收并存储所述水平位移传感器9采集到的临边边坡变形数据，所述沉降变形数据采集仪和临边边坡变形数据采集仪的单片机均能够通过所述物联网模块经由天线与远程终端进行数据交互，并均能够通过所述蓝牙模块与蓝牙终端进行收据交互。其中，所述物联网模块可以是基于2G、3G、4G、5G等无线通讯方式，所述天线优选采用4G吸盘天线，信号的接收及发射较好，适应于山区及城区的高填土/软基变形监测。

从而，所述沉降变形数据采集仪和临边边坡变形数据采集仪能够分别将沉降变形数据和临边边坡变形数据发送给远程终端，以进行远程实时监测和预警，也能够分别将沉降变形数据和临边边坡变形数据发送给蓝牙终端(例如工作人员的手机)，以进行现场实时监测和预警；并且，利用远程终端和蓝牙终端，还可以实现对沉降变形数据采集仪和临边边坡变形数据采集仪的参数设置，控制它们按照预设的时间间隔进行数据的采集和上传，或者在发生连续沉降或变形情况下，控制它们进行实时的采集和上传。

另外，所述沉降变形数据采集仪和临边边坡变形数据采集仪均可以设置卫星定位模块，以定位其所在的位置，方便管理员了解设备所在位置及管理。

以上为本实施例三的基本实施方式，可以在该基本实施方式的基础上做进一步的优化、改进和限定：

优选的：所述变形监测系统还包括报警系统12，该报警系统12分别与所述沉降变形数据采集仪和临边边坡变形数据采集仪电性连接；所述沉降变形数据采集仪设有沉降变形报警阈值，在接收到的沉降变形数据超过该沉降变形报警阈值时，所述沉降变形数据采集仪驱动所述报警系统12发出报警；所述临边边坡变形数据采集仪设有临边边坡变形报警阈值，在接收到的临边边坡变形数据超过该临边边坡变形报警阈值时，所述临边边坡变形数据采集仪驱动所述报警系统12发出报警。其中，所述报警系统12除了可以用声光报警的方式发出报警，还可以用向绑定手机发送报警短信等方式发出报警。

优选的：所述供电系统包括蓄电池、太阳能板13和太阳能控制器，所述沉降变形数据采集仪和临边边坡变形数据采集仪均设有电源管理模块，所述太阳能板13的输出端和所述蓄电池的输出端分别与所述太阳能控制器电性连接，所述沉降变形数据采集仪和临边边坡变形数据采集仪均能够通过其电源管理模块控制由所述蓄电池通过所述太阳能控制器为其供电，或者由所述太阳能板13通过所述太阳能控制器为其供电，以根据昼夜变化和天气变化来切换相应的供电方式，且能利用太阳能为蓄电池充电，能够实现长期不间断的供电，确保本发明的变形监测系统能够在野外环境下长期连续工作，保证沉降变形数据和临边边坡变形数据的连续性监测。

本发明中的变形监测系统可以安装在被监测边坡1的任意地面位置，而优选的可以采用以下安装方式：所述变形监测系统还包括立杆14和集成机箱15，所述立杆14通过固定件16固定在所述被监测软土层2的地面上，该固定件16可以是现浇的混凝土块，也可以是预制的固定座，所述太阳能板13通过旋转套管17套装在所述立杆14的上端部，且所述旋转套管17能够通过螺栓与所述立杆14锁定，以方便根据太阳照射情况旋转调节太阳能板13的方向；所述集成机箱15固定在所述立杆14上，所述沉降变形数据采集仪、临边边坡变形数据采集仪、蓄电池和太阳能控制器均安装在所述集成机箱15内。从而，能够使得变形监测系统的安装更为方便快速。

本发明不局限于上述具体实施方式，根据上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本发明上述基本技术思想前提下，本发明还可以做出其它多种形式的等效修改、替换或变更，均落在本发明的保护范围之中。

Claims (9)

1.一种能够用于高填土与软基工程的变形自动化监测预警方法，其特征在于，包括：

在被监测软土层(2)上进行填土施工之前，完成下述步骤一至步骤五，其中，所述填土施工用于在所述被监测软土层(2)上形成被监测填土(1)：

步骤一、在所述被监测软土层(2)的地面向下钻进出钻孔(2a)，该钻孔(2a)位于所述被监测填土(1)的轴线处，且该钻孔(2a)深入至岩土层(3)；

步骤二、将基准桩(4)沿竖直方向延伸的下放安装到所述钻孔(2a)中，使所述基准桩(4)的底部坐落在所述岩土层(3)上，所述基准桩(4)的顶部伸出到所述被监测软土层(2)的地面之上，并用回填在所述钻孔(2a)中的回填土将所述基准桩(4)固定于所述钻孔(2a)内；

步骤三、将所述被监测软土层(2)位于所述钻孔(2a)处的地面整平为水平地面，并将沉降板(5)固定安装在该水平地面上，使得所述沉降板(5)上的通孔与所述基准桩(4)滑动配合；

步骤四、将竖向位移传感器(6)的机身固定在所述基准桩(4)的顶部，并将所述竖向位移传感器(6)的测量端与所述沉降板(5)固定连接；

步骤五、将所述竖向位移传感器(6)的导线引出至所述被监测填土(1)的范围之外，并与变形监测系统电性连接，使所述变形监测系统能够接收所述竖向位移传感器(6)采集到的沉降变形数据；

所述变形自动化监测预警方法还包括：

在被监测软土层(2)上进行填土施工之前，完成下述步骤六：

步骤六、将钢丝绳(7)的第一端固定在所述基准桩(4)上，第二端引出至所述被监测填土(1)的范围之外；

在被监测软土层(2)上进行填土施工之前或进行填土施工的过程中，完成下述步骤七至步骤九：

步骤七、将位移桩(8)埋设在所述被监测填土(1)的坡脚(1-1)与所述被监测填土(1)的潜在滑移面(1-2)的出口之间，并使所述位移桩(8)的顶部露出在所述被监测软土层(2)的地面之上；

步骤八、将水平位移传感器(9)的机身和半锁紧机构(10)固定在所述位移桩(8)的顶部，并在将所述钢丝绳(7)通过所述半锁紧机构(10)拉直成沿水平方向延伸后，将所述钢丝绳(7)的第二端与所述水平位移传感器(9)的测量端固定连接，并且，在所述被监测填土(1)的临边边坡发生滑移致使所述位移桩(8)相对所述基准桩(4)产生水平位移时，所述半锁紧机构(10)能够相对所述钢丝绳(7)滑动；

步骤九、将所述水平位移传感器(9)的导线与所述变形监测系统电性连接，使所述变形监测系统能够接收所述水平位移传感器(9)采集到的临边边坡变形数据。

2.根据权利要求1所述能够用于高填土与软基工程的变形自动化监测预警方法，其特征在于：所述基准桩(4)由多节段的钢管连接而成，相邻节段的钢管采用直通对接或电弧焊焊接进行连接。

3.根据权利要求1所述能够用于高填土与软基工程的变形自动化监测预警方法，其特征在于：所述竖向位移传感器(6)采用密封机盒包裹，所述竖向位移传感器(6)的导线伸出至所述密封机盒外，且所述竖向位移传感器(6)的导线与所述密封机盒之间设有密封结构。

4.根据权利要求1至3任意一项所述能够用于高填土与软基工程的变形自动化监测预警方法，其特征在于：所述半锁紧机构(10)包括锁紧器和固定有套管(10-1)的支架(10-2)，所述支架(10-2)固定安装在所述位移桩(8)的顶部，所述钢丝绳(7)穿过所述套管(10-1)，所述锁紧器通过所述套管(10-1)锁紧所述钢丝绳(7)，所述水平位移传感器(9)的机身固定安装在所述支架(10-2)上；并且，所述锁紧器通过所述套管(10-1)作用于所述钢丝绳(7)上的锁紧力，使得：在所述位移桩(8)相对所述基准桩(4)静止时，所述钢丝绳(7)被所述锁紧器锁定在所述套管(10-1)中并保持沿水平方向拉直；在所述被监测填土(1)的临边边坡发生滑移致使所述位移桩(8)相对所述基准桩(4)产生水平位移时，所述套管(10-1)克服所述锁紧力而相对所述钢丝绳(7)滑动。

5.根据权利要求1至3任意一项所述能够用于高填土与软基工程的变形自动化监测预警方法，其特征在于：所述竖向位移传感器(6)的导线和所述钢丝绳(7)均采用保护管(11)包裹在内。

6.根据权利要求1至3任意一项所述能够用于高填土与软基工程的变形自动化监测预警方法，其特征在于，所述变形监测系统包括沉降变形数据采集仪、临边边坡变形数据采集仪和供电系统，所述沉降变形数据采集仪和临边边坡变形数据采集仪均设有单片机、物联网模块和蓝牙模块，所述沉降变形数据采集仪的单片机能够接收并存储所述竖向位移传感器(6)采集到的沉降变形数据，所述临边边坡变形数据采集仪的单片机能够接收并存储所述水平位移传感器(9)采集到的临边边坡变形数据，所述沉降变形数据采集仪和临边边坡变形数据采集仪的单片机均能够通过所述物联网模块经由天线与远程终端进行数据交互，并均能够通过所述蓝牙模块与蓝牙终端进行收据交互。

7.根据权利要求6所述能够用于高填土与软基工程的变形自动化监测预警方法，其特征在于：所述变形监测系统还包括报警系统(12)，该报警系统(12)分别与所述沉降变形数据采集仪和临边边坡变形数据采集仪电性连接；所述沉降变形数据采集仪设有沉降变形报警阈值，在接收到的沉降变形数据超过该沉降变形报警阈值时，所述沉降变形数据采集仪驱动所述报警系统(12)发出报警；所述临边边坡变形数据采集仪设有临边边坡变形报警阈值，在接收到的临边边坡变形数据超过该临边边坡变形报警阈值时，所述临边边坡变形数据采集仪驱动所述报警系统(12)发出报警。

8.根据权利要求7所述能够用于高填土与软基工程的变形自动化监测预警方法，其特征在于：所述供电系统包括蓄电池、太阳能板(13)和太阳能控制器，所述沉降变形数据采集仪和临边边坡变形数据采集仪均设有电源管理模块，所述太阳能板(13)的输出端和所述蓄电池的输出端分别与所述太阳能控制器电性连接，所述沉降变形数据采集仪和临边边坡变形数据采集仪均能够通过其电源管理模块控制由所述蓄电池通过所述太阳能控制器为其供电，或者由所述太阳能板(13)通过所述太阳能控制器为其供电。

9.根据权利要求8所述能够用于高填土与软基工程的变形自动化监测预警方法，其特征在于：所述变形监测系统还包括立杆(14)和集成机箱(15)，所述立杆(14)通过固定件(16)固定在所述被监测软土层(2)的地面上，所述太阳能板(13)通过旋转套管(17)套装在所述立杆(14)的上端部，且所述旋转套管(17)能够通过螺栓与所述立杆(14)锁定；所述集成机箱(15)固定在所述立杆(14)上，所述沉降变形数据采集仪、临边边坡变形数据采集仪、蓄电池和太阳能控制器均安装在所述集成机箱(15)内。

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